武陵观察网 问答 爱因斯坦广义相对论的三个预言(广义相对论不是爱因斯坦的预言)

爱因斯坦广义相对论的三个预言(广义相对论不是爱因斯坦的预言)

爱因斯坦预言相对论,主要是让时间来证明证实的真理。以下是边肖分享的爱因斯坦广义相对论的七个预言。让我们来看看。

爱因斯坦广义相对论的七个预言

1905年,爱因斯坦诞生了!作为瑞士伯尔尼专利局的职员,他在这一年里连续发表了6篇论文,揭开了现代物理学的新篇章,创造了奇迹的一年。然而,这仅仅是开始。

爱因斯坦并不满足于解决惯性系的问题。他雄心勃勃。他想把相对论原理推广到更普遍的非惯性系,彻底颠覆人们的“世界观”。1907年,爱因斯坦的长文《关于相对性原理和由此得出的结论》首次抛出“等效原理”,广义相对论的画卷慢慢展开。然而,这项工作非常艰巨,直到1915年11月。爱因斯坦先后向普鲁士科学院提交了四篇论文,提出了引力场的普遍方程。至此,困扰多年的问题基本解决,广义相对论诞生了。1916年,爱因斯坦完成了一篇很长的论文《广义相对论的基础》。在这篇论文中,爱因斯坦把以前适用于惯性系的相对论正式称为狭义相对论,把“物理定律在所有惯性系(静止状态和匀速直线运动状态)中同样成立”的原理称为狭义相对论原理。接着,他阐述了“通吃”的广义相对论原理:物理定律在任何运动参照系(包括静止状态和匀速直线运动状态)中都成立

爱因斯坦的广义相对论认为,只要存在质量非零的物质,时空就会弯曲,形成一个向外无限延伸的“场”。包括光在内的物体在这个弯曲的时空里沿着一条短程线运动,它的作用就是引力。所以人们把相对论描述的弯曲时空叫做引力场。事实上,在广义相对论看来,“引力”是不存在的。只是一个效应力,类似于所谓的离心力。如果说狭义相对论颠覆了牛顿的绝对时空观,那么广义相对论几乎踢到了万有引力。不是爱因斯坦否定了牛顿,而是他完成了一次经典物理的华丽升级,彻底到经典物理变得面目全非。

广义相对论提出后,其普及毫无悬念,因为对于我们这些生活在低速运动和弱引力场中的地球人来说,太难太离奇了。但渐渐地,人们在宇宙的广阔实验室中找到了答案,发现相对论是惊人的、奇妙的、伟大的。

爱因斯坦对广义相对论的预测

1.质能公式E=mc2:预测依据:F=ma,两边距离s为E=FS=maS=mv2。在相对论中,单个物体的质量没有速度的概念,因为速度是距离的变化率。一个物体没有距离的问题,也没有距离的变化。那么这里的V是什么?很明显,它是质量转化为能量的系数,相对于任何物体都必须是常量,单位是m/s,只有光速是常量。所以预言:E=mc2。

2.加速度相当于引力场:预测的依据:F=ma变换得到a=F/m,右边可以看作引力场的强度。也就是单位质量上的引力。其实在经典物理中,重力加速度是9.8,单位可以是m/s2,也可以是牛顿/千克,都表明了这种等价性。比如:2kg=2kg 9.8n/kg=19.6n。

3.强大的引力场或加速度使时间变慢。预测依据:a=F/m;Dv/dt=a=F/m,两边积分V得到v/t=F/m,得到T=V/A .和前面两个预测一样,这里的V是C,即T=C/A .而a可以是加速度,也可以是引力场的强度。比如发射飞船时的强烈加速度,使得飞船上宇航员的手表比地面时间慢。

4.宇宙中可能存在虫洞(其中引力场强度为0):预测的依据:t=c/a,当引力场强度无限接近0时,时间变得无限快。

5.宇宙中可能存在奇点(引力场无限大的地方):预测的依据:t=c/a,当引力场无限大时,时间变得无限接近静止。

6.红移(光的波长变长):预测依据:t=c/a,电子跃迁发出的光谱频率是固定的,周期不变慢。当一个强引力场被注入一个弱引力场时,距离就变长了。因为周期取决于原发光点的引力场,所以波长会变长。比如我们看到来自遥远星系的光的波长会变长(红移)。因为那里的引力场比我们生活的地球强。离得越远,红移越多,因为我们可以看到,离得越远的天体,质量越大,越小的天体是看不到的。

7.空间弯曲:光在引力场中的路径会弯曲,光在宇宙中的传播总是走最短的距离。光的曲线表明空间已经变形。似乎最短的距离是弯曲的路径。

为什么爱因斯坦预言的引力波还没有被发现?

据国外媒体报道,科学家认为引力波是大质量天体事件形成的时空涟漪,它来自爱因斯坦对广义相对论的预测。1916年,爱因斯坦提出广义相对论,引力波理论开始。近年来,科学家一直在寻找引力波信号,11年的努力几乎没有实质性进展。天文学家观测脉冲星等天体,它们就像宇宙的时钟,可以非常精确地产生脉冲信号。如果引力波的存在可以延迟这些信号的传播,我们就有望找到引力波。但是理论提出来了,结果却没有被观察证实。

在过去的11年里,科学家们一直试图寻找引力波的证据。毕竟即使时空的涟漪很微弱,我们也能探测到,因为我们有更精确的探测装置。但是我们什么也没听到。引力波似乎不存在。这是引力波理论的问题,还是我们的技术还很弱?根据爱因斯坦的相对论,宇宙就像一块时空布。大质量天体一旦在时空布上运动,就会产生巨大的引力涟漪,我们称之为引力波。引力波信号可以在大质量黑洞合并、星系合并、中子星等事件中产生。

爱因斯坦的广义相对论已经在很多地方被证明是正确的,但是引力波还是一个空白。对于科学家来说,引力波是一个非常重要的宇宙问题,因为它可以携带宇宙早期的信息,比如宇宙初期产生的引力波也可以被我们探测到。大爆炸被认为是引力波的来源之一。虽然有间接证据表明引力波存在,但我们仍然没有直接探测到它们。11年,科学家研究出一种探测引力波的方法,利用毫秒脉冲星信号和引力波之间的干涉来发现引力波。

11年过去了,我们仍然没有发现任何迹象。科学家认为,这并不意味着引力波理论是错误的。一些研究认为,几乎没有时间产生引力波,因为黑洞等事件发生得太快了。剑桥大学的科学家Lindley博士认为,引力波存在于高频段的另一种可能性,例如中子星合并时形成的引力波。目前,科学家正在建造一个平方公里的阵列,要到2018年才能使用。也许我们会发现引力波的奥秘。

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